10 reasons why the Board of Directors should pay attention to Quantum now

10 reasons why the Board of Directors should pay attention to Quantum now

”Unclear”. ”Uncertain if ever available”. ”Difficult”. ”No practical applications”.

After hearing these comments, a CEO probably wouldn´t be eager to present quantum technology at the strategy meeting of executives or to the board of directors. Though they should.

It is true, that it is still early days before quantum technology can deliver practical benefits to companies. Just like any other new and disruptive technology, quantum technology seems unclear and difficult to grasp at first.

An executive leading a business feels the urge to learn about new sources of significant competitive edge and be warned about possible dangers to prepare for.

”A piece of advice for the chairmen of the boards, you need to allocate time in the annual clock, to keep up with new technologies and think, what is the situation from your perspective.

Quantum technology can bring about competition from other industries – new technologies make new customer behavior possible.

Without reflecting together, it is hard to find opportunities or pitfalls in current activities. You got to keep your eyes open, or else you might miss the train.”

Leena Linnainmaa, DIF ry

”To what extent is quantum a disruptive technology, or is it not? It’s hard to understand at this point. When the field has advanced to a certain point, all modern information security loses its meaning. Can we prepare, do we even know enough about the subject to be able to prepare?

Governments, global tech-giants invest enormous amounts in quantum technology and related things, the field has been growing immensely for some time now. You have to be in the game to affect it. Now that we’re creating something new, let’s not make the mistake of approaching it from just one scientific field.

Bring in physicists, cryptographers, sociologists, law experts, corporate life, etc. around the table. A larger interdisciplinary group is important because the change is massive. Political decision-makers are also important, they must understand the opportunities, threats, and effects of quantum technology”

Jarno Limnéll, Aalto-university

”The gap is between what we’d like and could do, and what we can do with modern computing resources for example in quantum mechanics. Even with modern supercomputers, we can’t model particularly complex systems on the atomic level, beginning from the principle laws of physics, not to mention protein and cell systems. Simulating cells on the molecular level is still far ahead, a gap of billions and billions in magnitude.

The problems of chemistry can’t be described without quantum mechanical methods when we want to research the reactions and structure of electrons. These issues could, in theory, be solved with a quantum computer”

Julius Sipilä, Orion Pharma R&D

”You must follow the development of quantum technology to learn which areas might suddenly become active. For example, information security can be both a threat and an opportunity. Quantum technology brings with its opportunities like unbreakable internet or the threat of breaking all encryption – what would this mean? Or if we had the tools to design vastly better chemical processes than competitors?

It is crucial to understand where vulnerabilities lie. A quantum computer may seem too far off to pay attention to. But for example, the goal for carbon neutrality is in 2035, and in that period a quantum computer is not an impossibility.

Production technologies change, and then you must think, that if in 15 years, a quantum computer were in use, how would things be at that point. Decisions on energy systems need to consider the possibility of having quantum computers available, even though you must make the same decisions as usual.

If long term investments are being made to a giant chemistry factory, considerations about quantum must be seen in the risk analysis.”

Antti Vasara, VTT Technical Research Centre of Finland

Big steps of development

Quantum computing reached a significant milestone in 2019. Google’s 54 qubit computer completed a task in 200 seconds, which would have taken roughly ten thousand years for a regular computer. Yes, the task solved a very specific problem, and there’s still some way to go until practical applications, but the result is still remarkable.

For the first time, a quantum computer solved something impossible for a regular computer. This is called quantum supremacy and Google’s computer achieved that last year.

Another manufacturer of quantum computers, IonQ, announced that they achieved quantum supremacy already before Google, but withheld the information to avoid conflicts that Google’s announcement and IBM’s fierce denial of Google’s results have caused. IonQ has set a goal to double the number of qubits of their quantum computer annually. The number of qubits indicates the power of the quantum computer in the same way as people have been measuring how many transistors are in a microprocessor.

Unclarity is a part of creating something radically new. People disagree on direction, timing and even which problems are central to solve first. Many different technologies are at odds with each other, and a clear winning technology hasn’t been discovered yet. Quantum technology keeps on improving, that much is certain, it is the schedule for all these milestones that remain in the dark.

Commercially useful implementations will be in use in the 2020s, but a universal quantum computer will probably have to wait for at least 10 years, maybe more.

Finland is a strong participant in the field of quantum technology

Finland is in a good position. Several trailblazing quantum start-ups like IQM and Bluefors have been born in Finland. VTT Technical Research Centre of Finland announced they will acquire the first quantum computer in Finland. The project begins with the acquisition of a five-qubit computer and the goal is to increase the number of qubits significantly in the coming years. VTT Technical Research Centre of Finland’s project is important to both Finland and Europe because knowledge and the birth of new earning models form by being a part of the ecosystem when it is being formed.

Finland is also a part of the European Quantum Communication Network, which aims to develop and ensure a secure infrastructure for the needs of communication in the quantum age.

At the end of the article is a short description of what quantum technology is.

Next up is a ten-point list of reasons why quantum technology should be taken seriously. Now is the right time to think when this could be topical for your business, and how your competitors will act.

”Quantum technology is a disruptive force. The biggest challenge is breaking the encryption methods. Who gets the first quantum computer in use, can break encryption methods and all systems break? If I was in management or a company chairman, this would be so important to bring up. Modern computers can’t take on tasks as big and complex as a quantum computer can.

When the quantum age begins, many businesses will be left without a foundation. In my book ”Teknoelämää 2035” from 2013, I pondered about this.

How will governments begin to use quantum computers? The Chinese are already sending quantum encrypted messages.

Quantum technology can make dictatorship possible, which is the ultimate dystopian scenario, which must be avoided. For example, North Korea has made enormous investments in information technology and hacking. The threat of cyberwar is growing, and the quantum computer is the atomic bomb.

Dangers are important in a way, but it is also important to understand what good technology can be used for. The quantum computer is a big leap forward. It’s a modern computer multiplied with a billion. With it, the effects of global warming can be modeled better, foresee the spread of a pandemic and utilize big data more efficiently.

Now forecasting AI algorithms are used to anticipate what for example a consumer will do next.

How much can we foresee big things, when we have quantum computers? Quantum technology is a massive opportunity.”

Elina Hiltunen, Futurist

”The vision should be right at this point. We must realize that a global revolution is on its way and the ball is already rolling. Nobody has yet the dominant position in quantum technology, but if investments aren’t being made in the upcoming years, another facet may easily become the center of it.

Some facets may be on the top right now, but the game is far from over. A Finnish quantum computer is important. A quantum computer will be purchased for VTT, which should be supported. We must think further into the future and make decisions accordingly. How could we after testing and piloting, create quantum computing services? Creating an ecosystem is important, for businesses to begin using quantum services.”

Mikko Möttönen, Aalto-university

”It is clear, that quantum computing could apply to weather and global warming forecasting and modeling. Special features of quantum computing can be utilized in computational solving of equations of laws of nature. To our understanding, that AI won’t create the next disruption in weather prediction per se, but quantum computers include that promise.”

Juhani Damski, Finnish Meteorological Institute

”The deep understanding and managing of the effects of global warming need faster and more accurate climate system simulations, which could become possible through quantum computers. Then we have a better grasp of contingencies and the ability to go deeper into the physics, and better connecting them to other fields of science (for example social sciences)”

Sami Niemelä, Finnish Meteorological Institute

10 reasons why quantum technology should be on your board’s agenda now

I interviewed experts of different fields for this article and compiled their views into a 10 point list.

Quantum technology will affect all fields of humanity, business, and the universe, so this list will only give a summary of what the future could be. With the help of this list, businesses and boards of other organizations can begin to get acquainted with the quantum world.

  1. Productivity

The development of business processes has come so far, that significant steps of improvement are harder and harder to make anymore.

Material management, logistics, production, service processes, and marketing are areas where the optimizing capabilities of a quantum computer can give a significant edge in improving productivity.

As a single example, a manufacturing robot has been programmed to be as efficient as it possibly can using modern technology. With a quantum computer, the trajectories of a welding robot could be optimized multiple times, which would bring cost-effectiveness and improve energy efficiency.

  1. R & D

There are industries, where the amount of data is so massive, that it is almost impossible to model the operation and dynamics of the object. Research is done by experimentation and modeling and still desired precision can’t be reached.

For example, the medical industry is looking to quantum computing for solutions to simulate molecular dynamics, to avoid testing through trial and error.

R & D and conclusions become faster and more accurate, and we’ll have new medicine and vaccines faster at our disposal to combat new diseases.

  1. Climate change

What we know about our climate today, is the result of thousands of scientists and their work, but there is still much to discover.

What does the climate system consist of, how could the effects of climate change be modeled and combined with other fields of science to find even better solutions?

These are some of the questions we want quantum technology to solve, and we believe that the new computing power will bring about these solutions.

Quantum sensors are also helping combat the effects of climate change, as they gather information more accurately than modern sensors.

  1. Forecasting and Foreseeing

AI and machine learning have already brought great change to analyzing, forecasting, and foreseeing. However, there are still areas where the amounts of data are so massive, that the computing power of traditional computers isn’t enough to analyze and produce accurate forecasts.

Weather forecasting could be significantly more accurate with the help of a quantum computer. Thanks to the computing power of a quantum computer, banks, and financial businesses can more easily tackle fraud, also estimate risks and profits.

  1. Traffic

In co-operation with quantum computer company D-Wave, Volkswagen has carried out traffic optimization tests using quantum algorithms. The goals of traffic optimization are saving time and energy, minimizing emissions, and keeping traffic fluent. In a test in Lisbon, bus drivers could avoid traffic situations even before they emerged.

In the future quantum computers can control the movements of autonomous vehicles, while regarding ever-changing circumstances and environmental changes.

Italian telecommunications operator TIM is the first in Europe to implement quantum computing algorithms, in planning its next-generation mobile networks.

  1. Solving complicated problems

A quantum computer can help businesses solve customer’s problems a million times faster than their competitors according to DIF’s blog. A traditional computer functions in a linear way between ones and zeros. A quantum computer works differently – ones and zeros function simultaneously in a superposition.

Complicated problems are complicated because there are multiple layers. In his book ”Decoding Reality” Physicist and professor, Vladko Vedral uses a library as an example. For a traditional computer, finding a specific title out of a million titles in a library would take a couple of weeks, when a quantum computer could do the same in a matter of minutes.

The capability to solve complex and multi-layered problems will certainly give a competitive edge for pioneers.

  1. Individual healthcare

15 years ago, cholesterol pills were one of the most popular medicines on the market. Later it was discovered, that cholesterol pills weren’t for everybody. Medical science has developed towards a more personalized direction, more patients get precision medication for their ailments. But a big leap is still possible through quantum technology.

A human being consists of many layers of ”omics”, genomics, metabolomics, microbiomics, and so on. What also affects health is the environment, social conditions, mental factors, etc.

With quantum technologies – for example, quantum computing and sensors – the whole of a person can be observed even faster and be provided with proper individualized measures and medication.

The impact will be significant on public health, economy, and welfare.

  1. Information and cyber safety

The biggest threat of quantum technology is, that it could cause the breakdown of modern encryption methods.

Post-quantum cryptography projects develop encryption methods that can’t be broken with a quantum computer. In May 2020 SSH.COM received significant funding from Business Finland for a post-quantum cryptography project.

Samsung has already introduced a quantum-safe phone for the 2020 market.

There are many views on the threats to cybersecurity, but the most important thing is to understand what would be at risk in a company’s security if a quantum machine could break it. Companies must be aware of this now and act.

  1. Machine learning

Quantum machine learning is one of the most interesting areas of quantum computing.

When a machine can handle vast amounts of data and learn individually how to solve massive problems, humanity will see development, which might yet be difficult to comprehend.

Targets of use and effects are foreseen for example to agriculture and food production, and the aviation industry.

Quantum machine learning (QML) is based on traditional computer-quantum computer hybrids.

QML is applied for example in different optimizing and measuring tasks.

  1. Multifaceted utilization of technology

Many have brought up in discussions that overhyping should be avoided, and to recognize that even traditional technologies still have their place and will develop further.

For example, in space exploration, quantum technology can be useful in some applications, but a large bulk of the modeling work will be done by CPU and GPU computing.

Also, alternative means for quantum and digital computers are being researched.

Every company strives to serve its customers in the best possible way. To succeed in that they need to use the most relevant and appropriate technology. Although current technologies will still prevail for a long time, quantum technologies can provide a significant competitive edge in some areas already soon. That is why getting acquainted with quantum technologies and understanding when and where to apply them should be a priority.

”Governments and organizations should bring up these new things, and create databanks. What sort of education is needed? Let’s enlighten the educators close to the operatives, key organizations and people”

Anne Brunila, KTT, Member of KONE board of directors

”Quantum is still new and unknown. The European quantum bill was ignored by 10 ministries, the response was: ”doesn’t concern us”. Quantum technology is way too new and strange, so it’s disregarded. However, consciousness and understanding are important right now.

It is important to understand what could be achieved with such technology. There is a great concern about falling behind other continents.

Finland is usually too low key in EU funding projects. Horizon funding and Digital Europe consists of 80 billion Euros over 7 years. Finnish universities and engineering are both cutting edge, so it is important to gravitate towards the European research field. For some reason, it is hard to get Finns as a part of European collaboration. Finland is bigger it’s size when it comes to information security, and from that perspective, we have a good foundation for reacting positively towards the development of quantum.”

Laura Vilkkonen, LVM

”Technology is no longer a limiting factor. Traditional technology is easy, it’s the processes that usually make it complicated, self-made complexities. Formulating the problems fed to the quantum computer into algorithms is hard. When someone brings a quantum computer to the market, it’s already too late to formulate your problems for the quantum age.”

Jaakko Hyvärinen, Accenture Oy

”At Accenture, we have recognized over 200 use cases by industry, where there will be considerable benefits. Use cases can be found in all industries. Optimizing portfolios in finance, simulations, and process optimizations in energy, optimizing logistics in retail, weather forecasting, cryptography, etc. are all targets of application for quantum technology.”

Jaakko Hyvärinen, Accenture Oy

Recommendations for management and boards

Business cycles are long in many branches of industry. Investment cycles can be between 10 to 30 years, and even longer in energy industries. Investments of today will be challenged by quantum computers latest in the 2030s.

Recognize, that quantum technology will be relevant and a source of competitive advantage.

Improvements in the field should be followed in different ways and build one’s view for the future and analyze which developments are suitable specifically for us.

Understand, in which areas where you can have a competitive edge with a quantum computer, and plan for how quantum technology can be taken on the agenda of your business. The subject should be taken at least as a part of the annual clock of the board. An opening for gathering information about quantum technologies should be added to the strategy sessions of the management.

 Prepare, bring forth fantastic problems, that could be solved with quantum technologies. If quantum technologies look like they’d have an effect or benefit potential for your business, get expertise, so you can start building a quantum path for your company.

Quantum technology in a nutshell:

Quantum mechanics = Basic theory of physics, which describes how laws of nature work. Includes a bunch of concepts, which feel a bit weird in the perceptible world.

Superposition = Objects in a quantum state act both as waves and solid particles simultaneously. Their state (for example energy) can’t be precisely defined, but it is a probability distribution (superposition) of all kinds of states. In a traditional computer, bits consist of ones and zeros, in a quantum computer they are simultaneously both, i.e. in a superposition of one and zero.

Entanglement = Objects in a quantum state are connected in such a manner, that no matter how far apart their states are, they’re still dependent on each other. Albert Einstein called it ”spooky action at a distance”. He didn’t understand this, so don’t worry if you don’t either.

Teleportation = Transmitting information through entanglement between two quantum particles. Only information transfers, not the particles themselves (like in Star Trek, which is a shame…)

Quantum computer, i.e. a quantum machine = a computer, which utilizes the characteristics of quantum mechanics to make calculations that are impossible to make in a reasonable time with a traditional computer.

Qubit, i.e. a quantum bit = A qubit is a superposition of quantum states and can store much more information than a regular bit. Quantum computers are often compared by the number of qubits because it reflects how complex calculations the quantum computer can make.

Quantum encryption = Technology how to make information hidden using quantum mechanics and readable by only those who are permitted access. With quantum encryption, breaking into the information is impossible.

Cooperation with

10 reasons why the Board of Directors should pay attention to Quantum now

10 syytä miksi kvanttiteknologia pitäisi olla johdon ja hallituksen agendalla vuonna 2020

”Hähmäinen”. ”Epävarmaa tuleeko milloinkaan”. ”Vaikea”. ”Ei käytännön sovelluksia”. Kuultuaan nämä kommentit yritysjohtaja ei varmaankaan innostu esittelemään kvanttiteknologiaa johdon strategiapalaverissa tai hallituksen kokouksessa. Vaikka pitäisi.

On totta, että kvanttiteknologialla on vielä matkaa siihen hetkeen, että siitä olisi käytännön hyötyä yrityksille. Kuten mikä tahansa uusi ja disruptiivinen teknologia, kvanttiteknologiakin vaikuttaa alussa hähmäiseltä ja vaikeasti ymmärrettävältä.

Yritystään tulevaisuuteen luotsaava johtaja kuitenkin kokee asiakseen tuoda johtoryhmän ja hallituksen tietoon asioita, jotka voivat luoda yritykselle merkittävää kilpailuetua – tai toisaalta ehkä myös tuottaa uhkakuvia, joihin on tärkeää ryhtyä kasvattamaan varautumista vähin erin jo nyt.

”Suuria merkittäviä alueita, joissa kvanttiteknologia tuo isoja hyötyjä ovat mm. terveydenhoito, lääketeollisuus sekä arjen hyvinvointi. Vaikutukset ulottuvat myös ilmastonmuutoskysymyksiin, uudenlaisiin arkkitehtuureihin sekä miten ja minkälaisilla järkevimmillä tavoilla tuotetaan materiaaleja. Tulevaisuudessa optimoidaan asioita uudella tavalla, esimerkiksi älyliikenne kombinaatioit ja liikenteen ohjaus.”

– Karri Salminen, CGI –

”Siilomainen eteneminen hankaloittaa teknologioiden ymmärtämistä. Tarvitaan yhteinen tavoite, joka auttaisi ymmärtämään, miten erilaisia nousevia teknologioita voidaan hyödyntää. Kytkeminen tuttuun on pedagogista ja edistää systeemistä kehitystä. Kvanttiteknologia -strategian rakentaminen alkaa tiedostamisesta ja aiheen ymmärtämisestä. Kehitystä pitää rakentaa pitkäjänteisesti, mutta ei jäykästi siten, että muutoksia ei voida tai osata tehdä tilanteiden muuttuessa.”

– Tellervo Ylä-Harakka-Ruonala, European Economic and Social Committée –

”Hallituksen puheenjohtajalle neuvo, vuosikellosta pitää löytää aika, että perehdytään uusiin teknologioihin ja pohditaan, mikä on tilanne omaan yritykseen nähden. Kvanttiteknologiankin osalta kilpailu voi tulla muilta toimialoilta – uudet teknologiat mahdollistavat asiakkaiden uutta käyttäytymistä. Ilman että yhdessä pohditaan, on vaikea löytää mahdollisuuksia ja vaaran paikkoja nykytoiminnassa. Sitten kun asia on niin pitkällä, että sokea Reettakin huomaa, niin on jo liian myöhäistä. Tuntosarvet on pidettävä valppaina!”

– Leena Linnainmaa, DIF ry –

”Missä määrin kvantti on disruptiivinen teknologia, missä määrin ei, vaikea ymmärtää tässä vaiheessa. Kun ala on kehittynyt tiettyyn pisteeseen, kaikki nykyinen tietoturva voi menettää merkityksensä. Osataanko varautua, tiedetäänkö edes riittävästi aiheesta, että osataan varautua? Valtiot, globaalit teknologiajätit laittavat isosti paukkuja kvanttiteknologiaan ja siihen liittyviin asioihin, ala on ollut jo pitkään vahvassa kasvussa. Pelissä täytyy olla mukana, jotta siihen voi vaikuttaa. Kun nyt ollaan uutta luomassa, ei tehdä sitä virhettä, että lähestytään yhden tieteenhaaran näkökulmasta. Keskusteluun ja tutkimukseen mukaan fyysikkoja, kryptografeja, yhteiskuntatieteilijöitä, lakiasiantuntijoita, yritysmaailma, ja niin edelleen. Poikkitieteellinen laajempi ryhmä on tärkeä, sillä muutos on valtava. Poliittiset päätöksentekijät tärkeitä myös, heidän on ymmärrettävä kvanttiteknologian mahdollisuudet, uhat ja vaikutukset.”

– Jarno Limnéll, Aalto-yliopisto –

”Gappi on siinä välissä mitä todella haluttaisiin ja osattaisiin tehdä, ja mitä tämän hetken laskentaresursseilla voidaan tehdä esimerkiksi kvanttimekaniikan (QM) osalta. Nykyisillä supertietokoneillakaan ei voida kovin monimutkaisia atomitason systeemejä mallintaa fysiikan lakien perusoletuksista lähtien, puhumattakaan proteiinien ja solujen systeemeistä. Solujen simulointiin molekyylitasolla on vielä matkaa, miljardien ja miljardien suuruusluokkien gappi. Kemian ongelmia ei pystytä tarkkaan kuvaamaan ilman QM menetelmiä, kun halutaan tutkia reaktioita ja elektronien rakennetta. Kvanttitietokoneella ainakin teoriassa pystyttäisiin nämä hyvin hanskaamaan.” 

– Julius Sipilä, Orion Pharma R&D –

Tärkein asia on, että siellä, missä näitä sovelluksia voidaan hyödyntää, johdon pitää ymmärtää mitä nyt pysytään tekemään. Täytyy ymmärtää kvanttiteknologian strateginen merkitys, sillä se voi olla käänteentekevä juttu. Täytyy olla ihmisiä ja osaamista, että hyödynnetään mallinnusta parhaalla mahdollisella tavalla tällä hetkellä käsillä olevalla teknologialla. Tarvitaan kykyä hypätä kyytiin. Tarvitaan kykyä hyödyntää uusia teknologisia sovelluksia heti, kun ne tulee saataville järkevällä tavalla. Pitää huolehtia siitä, että meillä on algoritmeja, joita voi hyödyntää uudella raudalla. Pitää olla valmiuksia, ihmisiä jotka ymmärtävät, mihin ongelmiin kannattaa mitäkin teknologiaa käyttää. Kannattaa myös huolehtia siitä, että oman porukan osaaminen on ajan tasalla. Ostopalveluna ei välttämättä saa oikeaa osaamista juuri silloin kun sitä tarvitaan.”

– Julius Sipilä, Orion Pharma R&D –

Important exercise: Try to understand what will break if quantum computing becomes practical, think about your customers and their customers. Check possible consequences and assess the business impact. Discuss with the customers what it means to them and analyze the level of concern. This exercise must be considered an important part of your risk management activities. Shape your strategy and consider options of dealing with the challenges. Most of the digital service providers will face problems. Few organizations have in-house expertise for that, so turning to consulting for help may be necessary.

– Alexey Kirichenko, F-Secure Oyj –

How much do we need to do about this? Heavy investments are likely impossible for many companies, it is a very difficult choice for all. It is critical that Boards of Directors are aware of the risks and threats. Of course, the visibility is low at the moment, we do not know how soon disruptive changes will come. But due to the scale of potential problems, we need to start preparing now and work out plans, in particular, technical, operational and PR.

– Alexey Kirichenko, F-Secure Oyj –

Vahvoja kehitysaskeleita

Vuonna 2019 kvanttikone (kvanttitietokone) saavutti huomattavan merkkipaalun matkalla kohti yleiskäyttöistä kvanttikonetta. Googlen 54 kubitin kone suoritti 200 sekunnissa tehtävän, johon olisi Googlen arvion mukaan mennyt kymmenen tuhatta vuotta perinteisellä tietokoneella. Kyllä – suoritus tapahtui kapealla osa-alueella ja käytännön sovelluksiin on vielä matkaa, mutta tapahtuma on silti merkittävä.

Tilannetta, jossa kvanttikone ylittää klassisen tietokoneen suorituskyvyn kutsutaan kvanttiyliherruudeksi eli quantum supremacyksi. Tämän siis Google saavutti viime vuonna.

Kvanttikoneita valmistava IonQ yhtiö ilmoitti, että he saavuttivat kyseisen yliherruuden jo ennen Googlea, mutta eivät halunneet siitä tiedottaa välttääkseen sitä ristiriitaista keskustelua, johon Googlen ilmoitus johti ja aiemmin myös IBM:n ilmoittamat kehitysaskeleet johtivat. IonQ on ilmoittanut tavoitteekseen tuplata koneensa kubitien määrän joka vuosi.

Ristiriitaisuus on osa disruptiota. Kaikki eivät ole yhtä mieltä kehityksestä, sen etenemisestä tai asian tarpeellisuudesta. Useat eri tekniset toteutustavat kilpailevat keskenään ja selkeää voittavaa teknologiaa ei ole vielä löytynyt. Mutta kvanttiteknologia kehittyy, se on varmaa -mikä puolestaan ei ole varmaa, on aikataulu eri merkkipaaluille. Kaupallisesti hyödynnettävät toteutukset ovat käytössä 2020-luvulla. Yleiskäyttöistä kvanttikonetta saamme luultavasti odottaa 10 vuotta tai enemmän.

”Kvanttiteknologiasta pitää oivaltaa, mitkä alueet ovat sellaisia, jotka saattavat lurahtaa näkyville, esimerkiksi tietoturva voi olla sekä uhka että mahdollisuus. Kvanttiteknologia tuo mukanaan mahdollisuuksia kuten täysin murtamaton internet – mitä tämä tarkoittaisi? Tai jos meillä olisi työkalut, joilla voisi suunnitella kemiallisia prosesseja paremmin kuin kilpailijat? On keskeistä ymmärtää, missä ovat haavoittuvuudet. Kvanttikone saattaa vaikuttaa liian kaukaiselta, jotta siihen pitäisi kiinnittää huomiota. Mutta esimerkiksi hiilineutraaliuden tavoitteena on vuosi 2035 ja tuossa syklissä kvanttitietokone ei olekaan mikään mahdottomuus. Tuotantoteknologiat muuttuvat, on pohdittava jos tuolloin, 15 vuoden kuluttua, olisi kvanttikone käytössä, niin miten asiat olisivat silloin. Päätökset energiajärjestelmistä – vaikka nyt joutuu tekemään samat päätökset kuin muutenkin, mutta analyyseissa pitää kvanttiteknologian olla silti mukana. Jos tehdään pitkän ajan investointi jättimäiseen kemian tehtaaseen, niin riskianalyysissa pitää näkyä pohdintaa kvantista.”

– Antti Vasara, VTT –

”Kvanttiteknologia on disruptiivinen voima, todellakin. Kaikista haastavin juttu on salaustekniikan murtaminen. Kuka ensimmäisenä saa kvanttikoneen käyttöön, pystyy murtamaan salaustekniikat ja kaikki systeemit murtuvat? Jos olisin yrityksen johdossa tai hallituksessa, tämä olisi erittäin tärkeä juttu ottaa esille. Nykytietokoneet eivät pysty käsittelemään niin isoja ja monimutkaisia asioita kuin kvanttikone pystyy. Kun kvanttiaika alkaa, monelta yritykseltä putoaa pohja pois. Kirjassani Teknoelämää 2035 vuodelta 2013 pohdin tätä. Miten valtiot alkavat käyttää kvanttikoneita? Kiinalaiset lähettävät jo kvanttisalattuja viestejä. Kvanttiteknologia voi mahdollistaa diktatuurin, joka on ultimaattinen dystopiaskenaario, jota pitää välttää. Esimerkiksi Pohjois-Korealla on mielettömät satsaukset tietotekniikkaan ja hakkerointiin. Kybersodan uhka kasvaa ja kvanttitietokone on kybersodan vetypommi.

Tietyllä tavalla uhkat on tärkeitä, mutta tärkeää ymmärtää mihin hyvään teknologiaa voi käyttää. Kvanttikone on iso hyppy eteenpäin. Se on nykykone kerrottuna miljardilla. Sen avulla voidaan mallintaa paremmin ilmastomuutoksen vaikutuksia, ennakoida pandemian leviäminen ja hyödyntää big dataa entistä tehokkaammin. Nyt ennustavilla tekoälyalgoritmeilla pyritään ennustamaan, mitä esimerkiksi kuluttaja tekee seuraavaksi. Kuinka paljon voidaan tulevaisuudessa ennustaa isoja asioita, kun käytössämme on kvanttitietokoneet? Kvanttiteknologia on iso mahdollisuus ja potentiaali.”

– Elina Hiltunen, Futuristi –

”Kvanttiherruutta odotettiin pitkään ja epävarmuus loi jopa hieman alakuloa joidenkin tutkijoiden mielissä. Kun se sitten näytettiin, niin se oli hieno juttu koko alalle.”

– Mikko Möttönen, Aalto-yliopisto –

”Tässä vaiheessa mielikuvan pitää olla oikea. Pitää oivaltaa, että maailmanlaajuinen iso mullistus tulee ja ollaan tilanteessa, jossa pallo on jo lähtenyt liikkeelle. Vielä ei kenelläkään ole dominoivaa asemaa kvanttiteknologiassa, mutta jos nyt ei investoida lähivuosien aikana, helposti joku muu taho muodostuu keskeiseksi. Nyt voi olla joku vahvoilla, mutta peliä ei ole ratkaistu. Suomalainen kvanttitietokone on tärkeä. VTT:lle hankitaan kvanttitietokone, jota pitäisi ilman muuta tukea. Pitää miettiä pidemmälle tulevaisuuteen ja tehdä päätöksiä sen pohjalta. Miten tulevaisuudessa voisi pilotoinnin jälkeen saada tuotettua kvanttilaskentapalveluja? Ekosysteemin kehittäminen on tärkeää, jotta yritykset voisivat ja alkaisivat käyttää kvanttipalvelua.”

– Mikko Möttönen, Aalto-yliopisto –

”Kvanttitietokoneet ovat kaikille maailman maille tärkeä ala. Jos tulee täysin erilainen tapa tehdä laskentaa ja ratkaista ongelmia, saadaan erilaisille teollisuuden aloille hyötyä algoritmiikan puolelta. Mullistus laskentaan on näköpiirissä ja se tulee jossakin vaiheessa vaikuttamaan ihan kaikkeen liiketoimintaan.”

– Mikko Möttönen, Aalto-yliopisto –

Suomi on hyvin mukana kvanttikentällä

Suomessa olemme hyvässä tilanteessa. VTT ilmoitti hankkivansa Suomen ensimmäisen kvanttikoneen. Hanke alkaa viiden kubitin koneen hankinnasta ja tavoitteena on kasvattaa kubitien määrää jatkossa merkittävästi. VTT:n hanke on Suomelle ja Euroopalle tärkeä, koska osaaminen ja ansaintamallien syntyminen muodostuu tekemisen kautta. Jos tekemisessä ei olla vahvasti sen ytimessä mukana, osaaminen rakentuu muualle. Suomi on myös mukana eurooppalaisessa kvanttikommunikaatioverkostossa jonka tarkoituksena on kehittää ja varmistaa turvallinen infrastruktuuri kvanttiajan kommunikointitarpeisiin.

Artikkelin lopussa on vielä lyhyt kuvaus siitä, mitä kvanttiteknologia on.

Seuraavassa on 10 kohdan lista syistä miksi kvanttiteknologia on ajankohtainen käsiteltäväksi ja laitettavaksi seurantaan monessa hallituksessa ja yrityksessä. Nyt on oikea aika ryhtyä miettimään milloin tämä voi olla ajankohtainen sinun yrityksellesi ja pohtia milloin ja miten kilpailijasi ryhtyvät toimeen. 

Kvanttiteknologian 10 hyödyntämiskohdetta

Haastattelin eri alojen asiantuntijoita tätä artikkelia varten. Kokosin heidän näkemyksensä kvanttikoneen hyödyntämiskohteista kymmenen kohdan listaan. Kvanttiteknologia tulee vaikuttamaan kaikkiin ihmisen, yrityselämän ja universumin aloihin, joten lista antaa vain pienen katsauksen siihen, miltä tulevaisuus voi näyttää. Listan avulla, yritysten ja muiden organisaatioiden johtoryhmät pääsevät kuitenkin alkuun tutustumisessa kvanttimaailmaan.

1. Tuottavuus

Yritysten erilaisten prosessien kehitys on nykyteknologialla jo erittäin pitkällä, jopa niin, että merkittäviä kehitysaskeleita on vaikea löytää. Materiaalihallinta, logistiikka, tuotanto- ja palveluprosessit, markkinointi ovat alueita, joissa kvanttikoneen avulla suoritetusta optimoinnista voi olla merkittävää etua tuottavuuden kehittämisessä. Yksittäisenä esimerkkinä teollisuusrobotti on nykyisellään ohjelmoitu niin tehokkaaksi kuin mahdollista. Kvanttikoneen avulla vaikkapa hitsausrobotin liikeradat voidaan optimoida moninkertaisesti, jolloin saavutetaan taloudellisia säästöjä ja merkittävää parannusta myös energiatehokkuudessa.

2. Tutkimus ja tuotekehitys

On aloja, joissa datan määrä on niin valtava, että nykytietokoneilla on jopa mahdotonta päästä mallintamaan kohteen toimintaa ja dynamiikkaa. Tutkimus tehdään kokeilujen kautta ja sittenkään ei päästä toivottuun tarkkuuteen. Esimerkiksi lääketeollisuus odottaa kvanttikoneilta ratkaisuja muun muassa molekyylidynamiikan simulointiin, jolloin ei tarvitse enää yrittää ja erehtyä kokeellisesti vaan edetä simulaatioiden avulla. Tutkimustyö sekä tuotteiden ja ratkaisujen nopeutuvat ja voimme saada nopeammin uusia lääkkeitä tai rokotteita uudenlaisten sairauksien kohdatessa.

3. Ilmastonmuutos

Se mitä tiedämme ilmastosta tänään, on tulosta tuhansien tieteenharjoittajien työstä, mutta vieläkin on paljon selvitettävää. Mistä kaikesta ilmastojärjestelmä koostuu, miten ilmastonmuutoksen vaikutuksia voitaisiin mallintaa sekä yhdistää muiden tieteen alojen kanssa entistä parempien ratkaisujen löytämiseksi? Nämä ovat muiden muassa kysymyksiä, joihin kvanttiteknologialta toivotaan ratkaisuja ja uskotaan kvanttikoneen laskentatehon niitä myös tuovan. Apuna ilmastonmuutoksen suunnan muuttamisessa ovat myös kvanttisensorit, jotka ovat osa kvanttiteknologiaa. Kvanttisensorit keräävät tietoa nykysensoreita tarkemmin.

4. Ennakointi ja ennustaminen

Tekoäly ja koneoppiminen ovat jo tarjonneet suuren muutoksen erilaisten analyysien, ennakointien ja ennustusten tekemiseen. On kuitenkin alueita, joissa datamäärät ovat niin valtavia, että klassisten tietokoneiden laskentatehot eivät pysty niitä analysoimaan ja tuottamaan tarkkoja ennusteita. Sään ennustaminen on alue, jossa kvanttikoneen avulla voidaan saavuttaa huomattavasti tarkempia ennustuksia. Kvanttikoneen laskentatehon myötä myös mm. pankit ja finanssialan yritykset voivat torjua petoksia sekä arvioida riskejä ja tuottoja entistä tehokkaammin.

5. Liikenne

Volkswagen on yhdessä D-Wave yhtiön kanssa toteuttanut liikenteen optimointikokeiluja kvanttialgoritmejä hyödyntäen. Tavoitteena on liikennevirtojen optimoinnin kautta saavutettavat hyödyt ajankäytössä, energiatehokkuudessa, päästöttömyydessä ja liikenteen sujuvuudessa. Lissabonissa tehdyssä kokeilussa linja-auton kuljettajat pystyivät välttämään ruuhkatilanteita jo ennen ruuhkan syntymistä. Tulevaisuudessa kvanttikoneet voivat ohjata autonomisten kulkuvälineiden liikennettä ottaen huomioon eri ja muuttuvat ympäristötekijät. Tietoliikenteessä esimerkiksi televerkkojen optimointi, jota Italiassa on jo testattu sekä tukiasemien sijoittelussa voidaan saavuttaa moninkertaisia hyötyjä nykyteknologioihin verrattuna. ”Matkustavan myyntimiehen ongelma” on yksi kvanttikeskustelussa usein esitetty pulma.

6. Monimutkaisten ongelmien ratkaiseminen

Kvanttikone voi auttaa yritystä ratkaisemaan asiakkaiden ongelmia miljoona kertaa kilpailijoita nopeammin todetaan DIF ry:n blogissa. Klassinen tietokone toimii lineaarisesti ykkösten ja nollien välillä. Kvanttikone taas toimii aivan toisella tavalla – ykköset ja nollat toimivat yhtä aikaa superpositiossa. Monimutkaiset ongelmat ovat monimutkaisia, koska niissä on valtava määrä eri kerroksia. Kirjassaan ”Decoding Reality” fyysikko ja professori Vladko Vedral käyttää esimerkkinä kirjastoa. Tietyn kirjaston miljoonan nimikkeen joukosta oikean teoksen löytäminen kestäisi klassiselta koneelta pari viikkoa, kun kvanttikone tekisi saman muutamassa minuutissa. Kyvykkyys kompleksisten ja monikerroksisten ongelmien ratkaisemiseen tarjoaa varmasti kilpailuetua edelläkävijöille.

7. Yksilöllinen terveydenhoito

15 vuotta sitten kolesterolilääke oli yksi myydyimmistä lääkkeistä. Myöhemmin todettiin, että kyseinen lääke ei toimi jokaiselle. Lääketiede onkin kehittynyt yhä personoidumpaan suuntaan, yhä useampi saa täsmälääkettä sairauteensa. Mutta iso hyppy on vielä mahdollinen kvanttiteknologian myötä. Ihminen koostuu monesta eri kerroksesta ”omiikasta”, on genomiikkaa, metabolomiikkaa ja mikrobiomiikka ja niin edelleen. Lisäksi ihmisen terveyteen vaikuttavat mm. ympäristö, sosiaaliset olosuhteet, psyykkiset tekijät: Kvanttiteknologioiden – esim kvanttilaskenta ja -sensorit – voidaan ihmisen kokonaisuus huomioida entistä paremmin ja siten tarjota täysin yksilöllisesti laadittuja toimenpiteitä ja lääkityksiä. Vaikutukset ovat merkittäviä kansanterveyteen ja -talouteen sekä ihmisten hyvinvointiin.

8. Tieto- ja kyberturvallisuus

Suurin uhka, joka kvanttiteknologian käyttöönotosta voi aiheutua on nykyisten salausmenetelmien murtuminen. Post quantum cryptography -hankkeet pyrkivät varmistamaan, että tilanteeseen ollaan varautuneita. Toukokuussa 2020 julkistettiin Business Finlandin miljoonarahoitus SSH.COM:n tuotekehitykseen post quantum cryptography -projektiin. Samsung julkistaa viikolla 21 kvanttiturvallisen puhelimen. Kyberturvallisuuden uhasta ollaan montaa mieltä, mutta tärkeintä on ymmärtää, mikä yrityksen tietoturvassa olisi vaarassa, jos kvanttikone pystyisi siihen vaikuttamaan ja synnyttää tietoisuus miten ja missä vaiheessa on syytä toimia turvallisuuden varmistamiseksi.

9. Koneoppiminen

Kvanttikoneoppiminen on yksi kvanttiteknologian kiintoisimmista alueista, josta tiedetään toistaiseksi vähän. Kun kone pystyy käsittelemään valtavia datamääriä ja oppimaan itsenäisesti miten suuria ongelmia ratkaistaan, niin tullaan jälleen kerran näkemään kehitystä, jota ihmisten on ehkä tässä vaiheessa vaikea kuvitella. Käyttökohteita ja vaikutuksia ennakoidaan mm. maatalouteen ja ruuan tuotantoon sekä lentoteollisuuteen. Kvanttikoneoppiminen eli QML perustuu nykyisin kvanttidataan ja klassisen tietokoneen ja kvanttikoneen hybrideihin. Kvanttikoneoppimista sovelletaan esimerkiksi erilaisiin optimointi- ja mittaustehtäviin.

10. Monipuolinen teknologian hyödyntäminen

Keskusteluissa monet toivat esille niin kutsutun hypen välttämisen ja sen huomioimisen, että myös perinteisille teknologioille on paikkansa. Esimerkiksi avaruustutkimuksessa kvanttiteknologioilla voi olla hyötyä joissain sovelluksissa, mutta jatkossa suuri osa mallinnustyötä on kuitenkin tehtävä CPU- ja GPU-laskennalla. Myös vaihtoehtoisia tapoja kvantti- ja digitaalisille tietokoneille tutkitaan. Lupaavia esimerkkejä ovat mm. analogiset tietokoneet neuroverkkomallien toteuttamiseksi tekoälysovelluksissa.

Johdon ja hallitusten työn keskiössä on holistisuus, sellaisten kokonaisuuksien rakentaminen, joissa yhtiö tai organisaatio hyötyy eniten ja tuottaa parasta mahdollista arvoa asiakkaalleen. Tulevaisuudessa kvanttiteknologialla on roolinsa kokonaisuudessa, vaikka muiden teknologioiden osuus olisikin merkittävämpi. Siksi tutustuminen kvanttimaailmaan on syytä aloittaa mahdollisimman pian.

”Euroopassa omavaraisuus kvanttiteknologiassa olisi erittäin tärkeää. Nyt Euroopalla on hyvät saumat ottaa takaisin ensimmäisen IT boomin menetyksiä. Kvanttitietokoneessa nähdään uusi mahdollisuus saada Eurooppaan pitkää hyvinvointia. Euroopassa on vahvaa osaamista tällä alueella ja siksi se on luonnollinen ala menestyä. Erityisesti Suomessa suprajohtavien piirien tutkimusta on tehty pitkään. Ekosysteemi on alkanut muotoutua: Aalto, VTT, IQM, Bluefors. Kvanttiteknologiasta on mahdollisuus saada Suomelle uusi elinkeinoveturi.”

– Mikko Möttönen, Aalto-yliopisto –

”On nähtävissä, että kvanttilaskenta on kokonaisuus, joka voisi soveltua hyvin sään ja ilmastonmuutoksen ennustamiseen ja mallintamiseen. Kvanttilaskennan erityispiirteitä voidaan hyödyntää luonnonlaeista johdettujen yhtälöiden laskennallisessa ratkaisemisessa. Käsityksemme on, että tekoäly ei sinänsä tuota sääennustuksen seuraavaa disruptiota, mutta kvanttikoneisiin sellainen lupaus sisältyy. ”

– Juhani Damski, Ilmatieteen laitos –

”Ilmastomuutoksen vaikutusten syvä ymmärtäminen ja hallinta tarvitsevat nopeampia ja tarkempia ilmastojärjestelmäsimulaatioíta, jotka voisivat tulla mahdollisiksi kvanttikoneiden myötä. Tällöin voitaisiin ottaa entistä paremmin huomioon epävarmuudet ja mennä syvemmälle fysiikkaan, kytkien ne paremmin muihin tieteen aloihin (esim. sosiaaliset tieteet).”

– Sami Niemelä, Ilmatieteen laitos –

”Pitkäjänteistä resursointia tarvitaan erityisesti tutkimusrahoituksen kautta. Toivomus on, ettemme olisi akateemisessa siilossa, vaan ryhtyisimme toimeen ja hyödyntäisimme kvanttilaskentaa siilottomasti, pitkäjänteisesti ja pragmaattisesti ongelmien ratkoen.”

– Juhani Damski ja Sami Niemelä, Ilmatieteen laitos –

”Toivottavasti kvanttiteknologian osalta ei jäädä odottamaan, milloin tulee ensimmäinen läpimurto. Liian usein käy niin, että odotellaan valtavirtaa ja hyväksyttyä ratkaisua, ennen kuin disruptiivinen teknologia otetaan omaan agendaan. Ei olla mukana luomassa voittajateknologiaa. Näin ei saada suurimpia rahoja ja hyötyjä. Markkinoilla ensimmäiset kaappaa voitot, sitten tulee pitkä häntä, jotka saavat vain vaatimattomia voittoja. Ellei sitten löydä niche juttua, jolla voi kilpailla.”

– Anne Brunila, KTT, Koneen hallituksen jäsen –

Suositukset johtoryhmille ja hallituksille

Johtamisen aikajänteet ovat monella teollisuuden haaralla pitkiä. Investointisyklit ovat 10-30 vuotta ja jopa pidempiä kun mennään energiateollisuuteen. Nyt tehdään päätöksiä investoinneista jotka tulevat haastetuiksi kvanttitietokoneilla viimeistään 2030 luvulla.

Tiedosta, että kvanttikehitys on olennaista. Kehitystä pitää eri tavoin seurata ja muodostaa omaa näkymää tulevaisuuteen ja analysoida mitkä kehitykset ovat olennaisia juuri meille.

Ymmärrä, ne pisteet missä kvanttikoneella voi saavuttaa kilpailuetua ja tee suunnitelma, miten kvanttiteknologia otetaan yrityksen agendalle. Aihe tulisi vähintäinkin sijoittaa hallituksen vuosikelloon. Johdon strategiasessioon kannattaa lisätä tilaisuus saada tietoa kvanttiteknologioista.

Valmistaudu, tuo esille loistavia ongelmia, joita kvanttiteknologioilla voisi ratkaista. Jos kvanttiteknologioilla näyttäisi olevan vaikutusta tai hyötypotentiaalia yrityksellesi, hanki asiatuntemusta, jotta voit alkaa rakentaa yrityksen kvanttipolkua.

”Asenteesta tämä on kiinni. Kvantissa on uusi maailma, jossa on mahdollisuus luoda uutta – vai oletko perässähiihtäjä? Suomessa tehty valtavan hienoja keksintöjä, mutta perusasenne on, että lasketaan hulluna kaikki riskit, lasketaan kaikki, ennen kuin uskalletaan lähteä liikkeelle. Tällöin jäädään pois ensimmäisestä aallosta.”

– Anne Brunila, KTT, Koneen hallituksen jäsen –

”Hallitusten ja järjestöjen pitäisi tuoda esille näitä uusia asioita, luoda tietopankkeja. Millaista valistusta tarvitaan? Valistetaan ensin lähellä toimijoita olevat valistajat, avain organisaatiot ja avainhenkilöt.”

– Anne Brunila, KTT, Koneen hallituksen jäsen –

”Mitä useampi on omaksumassa uusia ajatuksia, sitä nopeammin asiat etenevät. On keskeistä ymmärtää, mikä asiakkaalle on hyödyksi. Eduksi on se, että on useampia yrityksiä, jotka toimivat kentällä. Enemmän asiakkaita saa, jos ei pelkää kilpailua. Asiakkaiden epäluulo syntyy, jos kukaan muu ei tarjoa ratkaisuja – vaikka avoin ratkaisu voi kaikilla olla samantyyppinen, mutta idea voi olla omanlainen, samassa maastossa liikutaan. ”

– Anne Brunila, KTT, Koneen hallituksen jäsen –

”Ei siiloja, mikään ei onnistu, jos ei saada ihmisiä mukaan. Tarvitaan ymmärrystä, miten ihminen muuttuu, käyttäytyminen, organisaatio. Inhimillisen puolen ymmärtäminen A ja O.”

– Anne Brunila, KTT, Koneen hallituksen jäsen –

”Kvantti on uusi juttu ja tuntematon asia. Eurooppalainen kvanttijulistus kiersi 10 ministeriötä, reaktiot olivat tyyppiä ”ei kuulu meille”. Kvanttiteknologia on liian uusi ja vieras, se ohitetaan. Tietoisuus ja ymmärrys tärkeää kuitenkin tärkeää jo nyt. Tärkeintä on ymmärtää, mitä tekniikalla on saavutettavissa. Suuri huoli on siitä, että jäädään jälkeen muista maanosista. Suomi on usein liian matalalla profiililla mukana EU rahoituksissa. Horisontti rahoitus sekä digitaalinen Eurooppa käsittää 2018 biljoonaa euroa 10 vuoden aikana. Suomalaiset yliopistot ja insinööriosaaminen ovat huippua molemmat, joten kannattaa hakeutua eurooppalaiseen tutkimuskenttään mukaan. Jostain syystä eurooppalaiseen yhteistyöhön on vaikea saada suomalaisia. Tietoturvan osalta Suomi on kokoaan isompi maa, tältä osin osaamisellamme on hyvä perusta suhtautua myönteisesti kvanttialan kehitykseen.”

– Laura Vilkkonen, LVM –

”Teknologia ei ole enää rajoittava tekijä. Perinteinen teknologia on helppoa, monimutkaisuus tulee tyypillisesti prosesseista, itse synnytetyistä kompleksisuudesta. Kvanttikoneeseen syötettävien ongelmien formulointi algoritmeiksi on vaikeaa. Kun joku tuo kvanttikoneen markkinoille, on siinä vaiheessa myöhäistä ryhtyä formuloimaan omia ongelmia kvanttiaikaan.”

– Jaakko Hyvärinen, Accenture Oy –

”Accenturella on tunnistettu toimialoittain yli 200 use casea, missä tulee olemaan merkittäviä etuja. Kaikilla toimialoilla löytyy. Esimerkiksi finanssialalla protfolion optimointi, energiateollisuuden prosessioptimoinnit ja simuloinnit, kaupan alalla logistiikan optimointi. Sään ennustaminen, kryptografia ovat kvanttiteknologian sovelluskohteita.”

– Jaakko Hyvärinen, Accenture Oy –

Kvanttiteknologia pähkinänkuoressa:

  • Kvanttimekaniikka = Fysiikan perusteoria, joka kuvaa miten luonnonlait (pl. painovoima) toimivat. Sisältää joukon käsitteitä, jotka tuntuvat oudoilta ihmisaistien havaittavissa olevassa maailmassa.
  • Superpositio = Kvanttitilassa olevat kappaleet käyttäytyvät kuin aallot että kiinteät hiukkaset yhtä aikaa. Niiden tilaa (esim. energia) ei voi määritellä tarkasti vaan se on todennäköisyysjakauma (superpositio) kaikkia mahdollisia tiloja. Klassisessa tietokoneessa bitit ovat nollia tai ykkösiä, kvanttikoneessa nämä voivat olla yhtä aikaa molempia, eli ne ovat superpositiossa.
  • Lomittuminen (entanglement) = Kvanttitilassa olevat kappaleet voivat olla kytkeytyneinä toisiinsa siten, että riippumatta siitä kuinka kaukana ne ovat toisistaan niiden tilat ovat erottamattomasti riippuvaisia toisistaan. ”Spooky action at a distance”, kuten Albert Einstein kutsui tätä.
  • Teleportaatio = Tiedon välittämistä lomittumisen avulla kahden kvanttihiukkasen välillä. Vain tieto siirtyy – ei hiukkaset (eli ihmisten siirtäminen tällä tavalla ei onnistu a la Star Trek).
  • Kvanttitietokone eli kvanttikone = Tietokone, joka hyödyntää kvanttimekaniikan erityispiirteitä sellaisten laskutoimitusten tekemiseksi, joka ei olisi mahdollista järkevässä ajassa perinteisellä tietokoneella.
  • Kubitti eli kvantti bitti (qubit englanniksi) = kubitti on kvanttitilojen superpositio ja pystyy varastoimaan paljon monipuolisemmin tietoa kuin tavallinen bitti. Kvanttitietokoneita vertaillaan monesti kubittimäärän mukaan, koska se kuvastaa kuinka monimutkaisia laskutoimituksia kvanttitietokone pystyy tekemään.
  • Kvanttisalaus = teknologia, jonka avulla voidaan viestiä ilman, että muut kuin viestinnän osapuolet pääsevät käsiksi viestin sisältöön. Kvanttisalausavainten avulla salauksen murtaminen on ainakin teoriassa mahdotonta.


Kvanttiteknologia pähkinänkuoressa

Kvanttiteknologia pähkinänkuoressa

Kvanttiteknologia pähkinänkuoressa 

  • Kvanttimekaniikka = Fysiikan perusteoria, joka kuvaa miten luonnonlait (pl. painovoima) toimivat. Sisältää joukon käsitteitä, jotka tuntuvat oudoilta ihmisaistien havaittavissa olevassa maailmassa.
  • Superpositio = Kvanttitilassa olevat kappaleet käyttäytyvät kuin aallot että kiinteät hiukkaset yhtä aikaa. Niiden tilaa (esim. energia) ei voi määritellä tarkasti vaan se on todennäköisyysjakauma (superpositio) kaikkia mahdollisia tiloja. Klassisessa tietokoneessa bitit ovat nollia tai ykkösiä, kvanttikoneessa nämä voivat olla yhtä aikaa molempia, eli ne ovat superpositiossa.
  • Lomittuminen (entanglement) = Kvanttitilassa olevat kappaleet voivat olla kytkeytyneinä toisiinsa siten, että riippumatta siitä kuinka kaukana ne ovat toisistaan niiden tilat ovat erottamattomasti riippuvaisia toisistaan. ”Spooky action at a distance”, kuten Albert Einstein kutsui tätä.
  • Teleportaatio = Tiedon välittämistä lomittumisen avulla kahden kvanttihiukkasen välillä. Vain tieto siirtyy – ei hiukkaset (eli ihmisten siirtäminen tällä tavalla ei onnistu a la Star Trek).
  • Kvanttitietokone eli kvanttikone = Tietokone, joka hyödyntää kvanttimekaniikan erityispiirteitä sellaisten laskutoimitusten tekemiseksi, joka ei olisi mahdollista järkevässä ajassa perinteisellä tietokoneella.
  • Kubitti eli kvantti bitti (qubit englanniksi) = kubitti on kvanttitilojen superpositio ja pystyy varastoimaan paljon monipuolisemmin tietoa kuin tavallinen bitti. Kvanttitietokoneita vertaillaan monesti kubittimäärän mukaan, koska se kuvastaa kuinka monimutkaisia laskutoimituksia kvanttitietokone pystyy tekemään.
  • Kvanttisalaus = teknologia, jonka avulla voidaan viestiä ilman, että muut kuin viestinnän osapuolet pääsevät käsiksi viestin sisältöön. Kvanttisalausavainten avulla salauksen murtaminen on ainakin teoriassa mahdotonta.